مروری بر ژن درمانی

[Helena.M]

انواع روش‌هاي ژن درماني به صورت زير است:

* ژن درماني در رده سلول‌هاي زاينده :در اين روش ژن‌ها در سطح تخمك يا اسپرم اصلاح مي‌شوند.
* ژن درماني در رده سلول‌هاي سوماتيك :در اين شيوه ژن‌ها در سطح سلول‌هاي غير جنسي و بافتي اصلاح مي‌شوند.
* ژن درماني در مرحله جنيني :ژن درماني در مرحله جنيني مطالعه اثر ژن‌هاي فعال در مراحل جنيني مختلف براي درمان بيماري‌هاست.
تحقيقات بسياري درباره امكان درمان بيماري‌هايي نظير ايدز و بيماري‌هاي سرطاني به روش ژن‌درماني انجام شده است. محققان موفق شده‌اند با استفاده از ژن‌درماني در سلول‌هاي بنيادي انسان و حذف ژن كد‌كننده گيرنده ويروس ايدز از ژنوم سلول‌هاي ايمني حاصل از تمايز اين سلول‌ها راه ورود اين ويروس را به بدن سد كنند. در اين نمونه محققان از ژن‌درماني براي بالابردن توان سيستم ايمني بدن و مقابله با ويروس ايدز استفاده كرده‌اند.

استفاده از نانوذرات براي ژن‌درماني

محققان توانسته اند بااستفاده از نانوذرات براي ژن‌درماني، از رشد تومورهاي تخمدان در موش جلوگيري كنند.
اين نانوذرات كه از پليمرهاي زيست‌تخريب‌پذير ساخته شده‌اند، مي‌توانند به يكي از بزرگ‌ترين موانع ژن‌درماني غلبه كنند:ويروس‌هايي كه براي انتقال ژن به درون بدن استفاده مي‌شوند، غالباً مي‌توانند براي بيمار خطرناك باشند. به علاوه كارايي اين نانوذرات در انتقال ژن كمتر از كارايي ويروس‌ها نيست.
پليمر زيست‌تخريب‌پذير به نام پلي بتا-آمينو استر توليد كرد.
زماني كه اين پليمرهاي سنتزي با DNA مخلوط مي‌شوند، به طور خود به خودي به شكل نانوذرات درمي‌آيند. كمپلكس پليمر- DNA زماني كه درون يا نزديك بافت هدف تزريق شوند، همانند يك ويروس مصنوعي عمل كرده و DNA را رها مي‌كنند.
گلیبرا یک وکتور مربوط به آدنوویروس است که به گونه ای دستکاری شده است که بتواند آنزیم لیپو پروتئین لیپاز را در افراد مبتلا به این نقص نادر آنزیمی بیان نماید. تائیدیه این دارو توسط اتحادیه اروپا یک خبر خوب برای علوم سلولی و مولکولی با رویکرد درمانی است. اگرچه تنظیم بیان این پروتئین در سلول مشکلات زیادی خواهد داشت ولی امیدواری برای چنین فعالیت هایی برای جامعه زیست شناسی افزایش خواهد یافت.
در روش استفاده از ویروسِ ‏AAV‏ ، ژنهای ویروس از یک ویروس بی خطر به نام “‏AAV‏ ویروس” خارج شده و سپس ژنِ درمان کننده به‌جای آن جایگزین می‌شود. بعد از تزریق این ویروسها به بیمار “‏AAV‏ ویروس ها” می‌تواند ژنِ درمان کننده را به سلولها انتقال دهد. حال پروتئین موردنیاز توسط سلولهای خودِ بیمار ساخته خواهد شد، همان‌گونه که اگر خود سلول ‏ DNA ‏ مربوطه را می‌داشت عمل می‌کرد. این پروتئین یا وارد غشاء سلول می‌شود تا مورد استفادة خود سلول قرارگیرد یا توسط سلول ترشح می‌شود که مورد استفادة سلولهای دیگر قرارگیرد.
● ویروس ‏AAV‏ (‏Adeno-Associated Virus‏)‏
‏”‏AAV‏ ویروس” یک ویروس خیلی ساده از شاخه های خانوادة ‏parvoviridae‏ است و جزء ویروسهای بدون پوشش وکوچک است. “‏AAV‏ ویروس” نامش را به این علت گرفته است که در ۴۰ سال پیش آن را در جریان آلودگی یک نمونة بالینی مبتلا به آدنوویروس کشف کردند. بدین ترتیب نام ‏Adeno-Associated Virus‏ به آن اطلاق شد. به هر حال “‏AAV‏ ویروس” در هیچ یک از خواص ویروسی با آدنوویروسها مشترک نیست و در حقیقت ژنهایشان (‏DNA ‏) با هم هیچ شباهتی ندارد و این موضوع مهم است چرا که بر خلاف آدنوویروسها، “‏AAV‏ ویروس” در انسان پاتوژن نیست.
● وکتورهای ‏AAV‏ ‏
وکتورهای ‏AAV‏ مشتق از ویروسِ ‏AAV‏ که از عملکرد طبیعی خودشان استفاده کرده و ژنها را به سلول تحویل می‌دهد. جهت تولید یک وکتور ‏AAV‏ ، ویروس ‏AAV‏ را با خارج کردن ژن ویروسی و جایگزین کردن آن با ژن درمان کننده (برای تولید پروتئین مربوط) تغییر می‌دهند.
‏ DNA ‏ متعلق به “‏AAV‏ ویروس” تک رشته‌ای است و فقط شامل ۲ ژن است. یکی به نام ژن ‏Rep‏ که پروتئینهای مربوط به همانندسازی ‏DNA‏ را کد می‌کند و دیگری به نام ژن ‏Cap‏ که از اسپلایسینگ افتراقی استفاده می‌کند و اجازه می‌دهد که سه پروتئین را کد کند که پروتئینهای پوشش(‏coat‏) ویروس را می‌سازد.
با استفاده از این روش در حالی که هیچ‌‏‎ ‎کدام از ژنهای ویروسی وجود ندارد اتصال سلولی کارا و ساز و کار ورود ژن بوسیلة پروتئین پوششی “‏AAV‏ ویروس” مهیا می‌شود. فقط قسمتی کوچکی از ‏ DNA ‏ متعلق به ‏AAV‏ در طرفین این قطعة ژنی درمان کننده در وکتور باقی می‌ماند که حاوی قطعات خودکامل شونده ‏DNA‏ ملقب به ‏ITR‏ ها (‏Inverted Terminal Repeats‏ ) است و این ژنها برای تامین سطح بالایی از بیانِ ژنِ درمان کننده‌ای که وکتور آن را حمل می‌کند، لازم است.‏
هر وکتور ‏AAV‏ فقط از ۴ نوع مولکول تشکیل شده است. سه وکتور، دقیقاً در ارتباط با پروتئین‌هایی است که پوشش ویروس را می‌سازد و یک قطعة تک رشته ای ‏ DNA ‏ ژن درمان کننده و دیگر عناصر تنظیم کننده را کد می‌کند.
سادگی این سیستم باعث می‌شود که گیرندگان وکتورهای ‏AAV‏ در معرض حداقل مقدار مواد خارجی (بیگانه) قرار گیرند. در مقابل دیگر وکتورهای ویروسی که برای ژن تراپی استفاده می‌شود، مانند آنهایی که با استفاده از آدنو ویروس‌ها، لنتی ویروس‌ها، رترو ویروسها، و هرپس ویروس‌ها درست شده‌اند، به‌طور بارزی بزرگتر و پیچیده‌تر است و بنابراین احتمال آن که به پاسخ ایمنی منجر شده و واکنش‌های زیان آوری را برای استفاده های بعدی درپی داشته باشد، بسیار بیشتر است.
عقیده بر این است که وکتورهای ‏AAV‏ خواص مطلوب وکتورهای ویروسی و وکتورهای غیر ویروسی را ترکیب می‌کند و ممکن است نسبت به دیگر وکتورهای ژن درمانی

چندین مزیت بالقوة ارائه دهد. این مزایا عبارتند از:
▪ تحویل موثر ژن‏‌ها به هر دو نوع سلول هدف در حال تقسیم و آنهایی که تقسیم نمی شود،
▪ عدم حضور ژنهای ویروسی که می‌تواند مسؤول ایجاد پاسخ ایمنی ناخواسته باشد،
▪ کاربرد ‏in-vivo‏ در بیماران،
▪ میزان بالای بیان ژن
▪ پایداری عالی که اجازه می‌دهد وکتورهای ‏AAV‏ همانند بیشتر محصولات دارویی رایج تولید و ذخیره شده و مورد استفاده قرار گیرد. ‏
برای انتقال مواد ژنتیک بداخل مغز بیماران پارکینسونی، محققان از برخی ویروسها نظیر آدنوویروس یا لنتی ویروس استفاده می کنند. قبل از اینکه از این ویروسها بعنوان ناقل ژن استفاده شود بایستی قابلیت بیماریزایی آنها را متوقف کرد. ژنهایی که مواد درمانی ( نظیرGDNF و یا پروتئین هایی که دوپامین تولید می کنند) را کد می کنند را می توان وارد این ویروسها کرد؛ سپس این ویروسها مستقیما به قسمت مورد نظر در مغز فرستاده می شوند تا یا از تخریب بیشتر سلولهای سازنده دوپامین جلوگیری کنند و یا این سلولها را برای تولید دوپامین تحریک کنند. محققان ساختار این ویروسها را طوری تغییر داده اند که نتوانند به قسمتهای دیگر بدن انتشار یابند.

پلاسمید وکتوری مناسب برای ژن درمانی

تصویر یک باکتری و پلاسمید در داخل آن.
پلاسمید (به انگلیسی: plasmid)‏، مولکول DNA کوچکی است که بطور مجزا از کروموزوم در سلول وجود دارد. همانند سازی پلاسمیدها درسیتوپلاسم و بطورمستقل از ژنوفور انجام می‌گیرد. پلاسمیدها معمولاً به شکل یک مولکول DNA دورشته‌ای حلقوی هستند (هرچند انواع خطی پلاسمید نیز وجود دارد). هر پلاسمید دارای یک محل آغاز همانند سازی (ori) است که همانند سازی پلاسمید از آن نقطه شروع می‌شود.
پلاسمیدها در باکتری‌ها، آرکئا (آرکی باکترها)، مخمر و گیاهان بطور طبیعی دیده می‌شوند اما می‌توان آنها را به شکل مصنوعی (ترانسفورماسیون) وارد سلول‌های جانوری نیز نمود. در طبیعت، پلاسمیدها می‌توانند موجب بهتر زنده ماندن ارگانیسم‌ها شوند بطور مثال آن‌ها می‌توانند حامل ژن‌های مقاومت آنتی بیوتیکی باشند. پلاسمیدها از طریق انتقال افقی ژن‌ها(به انگلیسی: horizontal gene transfer)‏ از یک باکتری به باکتری دیگر انتقال پیدا می‌کنند. پلاسمیدها معمولاً به شکل یک مولکول DNA دورشته‌ای حلقوی هستند (هرچند انواع خطی پلاسمید نیز وجود دارد).
اندازه پلاسمیدها از ۱ تا ۱۰۰۰ کیلوجفت باز متغیر است. از یک تا هزاران پلاسمید می‌تواند در یک سلول وجود داشته باشد. پلاسمیدها بیشتر اوقات از طریق کانژوگاسیون (یکی از مکانیسم‌های انتقال افقی ژن‌ها) از یک ارگانیسم به ارگانیسم دیگر منتقل می‌شوند.
واژه پلاسمید، اولین بار توسط زیست شناس امریکایی جوشوآ لدربرگ (به انگلیسی: Joshua Lederberg)‏ در سال ۱۹۵۲ بکار گرفته شد.